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基于RFID技术的婴儿防盗系统的设计

陈敏亚,沈志强| RFID,婴儿防盗系统| 2011-01-24
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基于RFID技术的婴儿防盗系统的中心议题:
    * 介绍了一种基于RFID技术的婴儿防盗系统
基于RFID技术的婴儿防盗系统的解决方案:
    * 婴儿电子标签通过有源RFID标签识别
    * 系统软件部分主要包括读卡器和标签的收发程序、后台服务器管理软件和后台数据库设计

引言

  医院每天都有新生婴儿诞生, 由于新生婴相貌特征相似,且没有理解和表达能力,若不加 以有效标识往往会造成婴儿错抱及婴儿被盗等问题。给医院及婴儿家庭带来灾难性的后果。为了有效避免这种问题的出现,我们设计了一种基于RFID技术的婴儿 防盗系统,能够彻底防止婴儿在医院内被盗,有效保护婴儿的安全。

  无线射频识别 (radio frequency identificationRFID)技术是一种非接触式的自动识别技术,可通过射频信号自动识别目标对象,无需 可见光源,具有穿透性,无需与目标直接接触就可以获取数据。RFID技术可识别高速运动物体且可同时识别多个标签,操作快捷方便。

  系统方案

   婴儿防盗系统主要包括婴儿防盗标签、接收器LAR(1ocal area reeeiverTJAR)、出口监视器Exciter、控制计算机管理软 4个部分(系统结构见图1)。为了实时了解婴儿的位置。在婴儿身上佩戴可发射出RF射频信号且对人体无害的智能电子标签。同时在医院内需要进行控制的区 域安装信号接收装置.以接收婴儿电子标签所发射出的RF信号.并据此对婴儿所在位置进行实时监控和追踪。一旦有婴儿被移动到某一房间或区域。立即会被房间 或区域内的RFID读卡器识别,并将读卡器号码和标签内码通过串口传输给后台服务器,服务器可根据串口信息自动跟踪每个婴儿的位置,对腕带被切断或企图盗 窃婴儿的行为进行及时报警并自动关闭出口大门。

  婴儿电子标签通过有源RFID标签识别。有源RFID标签每隔10 S自动发射无线射频信号。接收器LAR接收到信号后,通过无线网络连接到后台的数据库。医务人员可通过管理系统及时了解婴儿的移动信息,对婴儿的安全管理进行实时监控

  系统硬件设计


婴儿防盗系统结构图

  系统硬件主要包括电子标签、读卡器、出口监视器和报警控制器等,其中有源标签、读卡器是设计的重点。

  31 RFID技术

   射频识别技术是一种利用射频信号,通过空间耦合实现无接触信息传递达到识别目的技术。最基本的RFID系统由标签、读卡器和天线3部分组成。标签 (tag)由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上,以标识目标对象;读卡器(teader)用于读取(有时还可以写入)标签信 息,可设计为手持式或固定式。天线(antenna)在标签和读取器间传递射频信号。从纯技术的角度来看,射频识别技术的核心是标签,读卡器是根据标签而 设计的。

  RFID分为有源标签(passivetags)和无源标签(activetags)2种:有源电子标签内装有电池,一般具 有较远的阅读距离.不足之处是电池的寿命有限(310);无源电子标签内无电池,当接收到阅读器(读出装置)发出的微波信号后,将部分微波能量转化为 直流电供自己工作,与有源系统相比.无源系统在阅读距离及适应物体运动速度方面略有限制。
 
  RFID技术的基本工作原理并不复杂:将 RFID标签安装在被识别对象上(粘贴、插放、挂佩、植入等),当被标识对象进入RFID阅读器的读取范围时,标签和阅读器之间会建立起无线方式的通讯链 路,标签向阅读器发送自身信息,如标签编号和标签存储数据等,阅读器接收这些信息并进行解码,然后传送给后台服务器处理,进而完成整个信息的处理过程,工 作原理见图2


RFID
工作原理

  3读卡器的设计

   读卡器可以分为手持式和固定式 。根据本系统的实际情况和应用需求,选用了固定式的RFID读卡器。RFID读卡器系统主要由MCURF接收和信号输 3部分组成。MCU用于控制RF芯片工作的模式和频段, 同时接收来自RF芯片接收到的标签内码及读卡器的内码, 经过处理转变成串行格式输出。

  3标签的设计

  考虑到婴儿治疗、洗澡等需要较远距离的识别,本系统采用了有源标签。有源标签主要由电源(3 V 纽扣电池)MCURF发射组成。MCU用于控制RF芯片的工作模式和频段,同时产生标签的内码,传送给RF芯片发射出去。有源标签射频部分主要由RF专用芯片组成。

  系统软件设计

   系统软件部分主要包括读卡器和标签的收发程序、后台服务器管理软件和后台数据库设计。读卡器和标签的收发程序采用C51实现,主要完成程序初始化、定义 RF发送/接收的物理地址、发送/接收的地址长度、发送/接收的频段和速率等参数。服务器端软件采用Visual studionet设计实现,后台数 据库采用SQL Server 2000

  系统控制、管理软件主要监控及管理整个系统的运行状态.系统界面见图3,具体功能如下:

  (1)系统管理:包括用户管理、标签管理;
  (2)婴儿资料维护:可输入、修改婴儿资料;
  (3)婴儿跟踪:记录婴儿移动详细情况,包括时间、位置、原因等;
  (4)工作状态:系统部件工作状态显示,各类标签工作状态记录;
  (5)报警信息:报警信息提示、暂注销、报警信息控制信号输出;
  (6)报表打印:可生成手环发放记录、巡查记录、婴儿数据、产妇出院等报表。

  系统应用效果

   该系统在我院稳定运行了1年多,取代了落后的人防手段。通过RFID技术对医院内的新生婴儿进行实时监控和追踪,可对企图盗窃婴儿行为及时进行报警提 示,在结合门禁后彻底防止了婴儿在医院内被盗的隐患:同时,特殊设计的婴儿婉带能够防止被调换或除下。确保标识对象的唯一性及正确性,有效保证医护人员能 够实时对婴儿进行快速准确的识别。

  总之,该系统的运行有效保护了婴儿安全,简化了护士的工作,充分提高了医院管理水平和档次,真正实现了以患者为中心的服务理念。

  结束语

  随着RFID技术的不断发展,射频识别技术将在医疗行业得到更为广泛的应用。除了婴儿防盗外,RFID技术还可以应用于药品识别、设备定位、手术器械跟踪等更多的领域,给医疗行业从安全、服务到经营改进等多方面带来新的应用。

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